Nitrogen membantu mempertahankan keanekaragaman kehidupan tanaman, keseimbangan antara hewan pemakan rumput dan predator, dan proses yang mengontrol produksi dan siklus karbon dan berbagai mineral tanah. Ini ditemukan dalam konsentrasi terkontrol di banyak ekosistem, baik di darat maupun di laut. Pembakaran bahan bakar fosil dari berbagai proses industri menambah senyawa nitrogen dan nitro oksida ke atmosfer, yang mengganggu keseimbangan nitrogen alami, mencemari ekosistem, dan mengubah ekologi seluruh wilayah.
Peningkatan konsentrasi oksida nitrat secara global menambah efek rumah kaca, yang terus menghangatkan Bumi. Pelepasan oksida nitrat ke udara dalam jumlah besar menyebabkan kabut asap dan hujan asam yang mencemari atmosfer, tanah dan air dan mempengaruhi tanaman dan hewan. Peningkatan nitrogen dan nitro oksida disebabkan oleh mobil, pembangkit listrik dan berbagai industri.
Saat nitro oksida menyaring tanah, ia kehilangan nutrisi seperti kalsium dan kalium, yang sangat penting untuk menjaga keseimbangan dalam ekosistem tanaman. Dengan hilangnya senyawa ini, kesuburan tanah menurun. Selain itu, tanah menjadi lebih asam secara signifikan, seperti halnya sistem aliran dan danau saat nitrogen masuk ke dalam pasokan air. Nitrogen diangkut dalam jumlah besar dari sungai ke muara dan wilayah perairan pantai, di mana ia dianggap sebagai polutan.
Kesal dalam keseimbangan siklus nitrogen ini memengaruhi keanekaragaman hayati. Tumbuhan yang telah beradaptasi selama jutaan tahun untuk perjuangan tanah rendah nitrogen untuk bertahan hidup. Ini pada gilirannya mempengaruhi mikroba dan kehidupan hewan yang bergantung pada tanaman untuk makanan. Pada akhirnya, manusia terpengaruh. Penurunan output dari perikanan diperkirakan sebagian disebabkan oleh nitrogen yang berlebihan di ekosistem pesisir.
Peningkatan konsentrasi nitrogen sulit dilacak, tetapi para ilmuwan dari Brown University di Rhode Island mengukur keberadaan berbagai isotop nitrogen untuk menemukan sumber nitrogen di berbagai wilayah. Para ilmuwan telah menemukan bahwa rasio nitrogen-14 ke nitrogen-15, berdasarkan inti es yang diambil di Greenland, telah berubah sejak Revolusi Industri. Dengan catatan nitrat kembali ke 1718, perubahan terbesar dalam rasio terjadi antara tahun 1950 dan 1980, setelah emisi bahan bakar fosil meningkat pesat.